Los primeros resultados de un experimento del Laboratorio Nacional Fermi mostraron que las partículas elementales, llamadas ‘muones’, se comportan de una manera que no predice el modelo estándar de la física de partículas.
Todas las fuerzas que experimentamos a diario pueden reducirse a solo cuatro tipos: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza débil. Sin embargo, un grupo de físicos afirmó haber encontrado posibles indicios de una quinta fuerza fundamental de la naturaleza, que podría ayudar a explicar algunos de los grandes enigmas sobre el universo que han preocupado a los científicos en las últimas décadas.
Los primeros resultados del experimento ‘Muon g-2’ del Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab) del Departamento de Energía de EE.UU. –publicados este miércoles en la revista Physical Review Letters– mostraron que las partículas elementales, llamadas ‘muones’, se comportan de una manera que no predice el modelo estándar de la física de partículas, la actual teoría ampliamente aceptada para explicar cómo se comportan los elementos constitutivos del universo.
La evidencia de que los muones se desvían del cálculo de esa teoría podría indicar la existencia de “una nueva y emocionante física”, afirmaron los investigadores en un comunicado. “Hoy es un día extraordinario, largamente esperado no solo por nosotros, sino por toda la comunidad física internacional”, subrayó Graziano Venanzoni, físico del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia y uno de los principales científicos del experimento.
¿Qué es un muón?
Un muón es una partícula elemental unas 200 veces más pesada que un electrón, pero más pequeña que un átomo, que se produce normalmente de forma natural cuando los rayos cósmicos inciden en la atmósfera de la Tierra, pero los aceleradores de partículas pueden generarlos en grandes cantidades.
Al igual que los electrones, los muones actúan como si tuvieran un pequeño imán en su interior. En un campo magnético intenso, la dirección del imán de los muones se tambalea, de forma parecida al eje de una peonza o un giróscopo.
En qué consiste el experimento y sus primeros resultados
El experimento ‘Muon g-2’ consiste en enviar diferentes partículas alrededor de un anillo de almacenamiento de 14 metros y luego aplicar un campo magnético. Según las leyes actuales de la física, codificadas en el modelo estándar, esto debería hacer que los muones se tambaleen a una determinada velocidad, que se describe mediante un número, conocido como ‘factor-g’, que puede calcularse con una precisión muy alta.
En cambio, los científicos descubrieron que los muones se tambaleaban a un ritmo más rápido de lo esperado. Esto podría ser causado por una fuerza de la naturaleza que es completamente nueva para la ciencia.
“Esta cifra que medimos refleja las interacciones del muón con todo lo demás en el universo. Pero cuando los teóricos calculan la misma cifra, utilizando todas las fuerzas y partículas conocidas en el modelo estándar, no obtenemos la misma respuesta”, explicó Renee Fatemi, física de la Universidad de Kentucky y encargada de las simulaciones del experimento ‘Muon g-2’. “Esto es una fuerte evidencia de que el muón es sensible a algo que no está en nuestra mejor teoría“, agregó.
Sin embargo, los resultados del experimento aún no suponen un descubrimiento concluyente. Actualmente existe una posibilidad entre 40.000 de que el resultado sea una casualidad estadística, lo que equivale a un nivel estadístico de confianza descrito como 4,1 sigma. Se necesita un nivel de 5 sigma, o una posibilidad entre 3,5 millones de que la observación sea una coincidencia, para afirmar que se trata de un descubrimiento.
“Hasta ahora hemos analizado menos del 6% de los datos que el experimento acabará recogiendo. Aunque estos primeros resultados nos dicen que hay una diferencia intrigante con el modelo estándar, descubriremos mucho más en los próximos años“, dijo el científico del Fermilab, Chris Polly.
